Academic literature on the topic 'Procédés de traitement physico-chimique'

Résumé Cette synthèse traite des procédés d’oxydation avancée (POA) pour le traitement des eaux et des effluents industriels. Ces procédés mettent pour la plupart en combinaison deux ou trois réactifs (oxydants) afin de produire des radicaux hydroxyles. Les radicaux libres sont des espèces hautement actives capables de réagir rapidement et de manière non sélective sur la plupart des composés organiques, réputés difficilement oxydables par voie biologique ou par des traitements chimiques conventionnels. Les POA peuvent être subdivisés en quatre groupes : les procédés d’oxydation chimique en phase homogène (H2O2/Fe2+ et H2O2/O3), les procédés photocatalytiques en phase homogène et/ou hétérogène (H2O2/UV, O3/UV et Fe2+/H2O2/UV; TiO2/UV), les procédés d’oxydation sonochimique et les procédés d’oxydation électrochimique. Le couplage H2O2/Fe2+ représente le système d’oxydation avancée le plus connu et le moins complexe, lequel est souvent employé dans le traitement des effluents industriels. Cependant, dans le domaine de la potabilisation des eaux, le système le plus utilisé et le plus éprouvé est le couplage H2O2/O3 couramment employé pour l’élimination des composés phytosanitaires (pesticides). Les procédés d’oxydation électrochimiques, photocatalytiques et sonochimiques sont des technologies qui nécessitent en général moins de réactif et sont faciles d’automatisation par comparaison aux autres POA. Ces procédés sont présentement en pleine expansion dans le domaine des technologies environnementales, ceci afin d’améliorer les systèmes existants de traitement des eaux usées municipales et industrielles, ou à remplacer les technologies conventionnelles peu efficaces pour l’enlèvement de contaminants organiques réfractaires, inorganiques et microbiens. De nombreuses études réalisées à l’échelle laboratoire ont clairement prouvé l’efficacité des POA pour le traitement de divers effluents. Cependant, le développement de ces procédés dans les filières de traitement des eaux reste encore limité en raison des coûts d’investissement et des coûts opératoires associés. Des solutions et stratégies sont proposées dans ce document, telles que le développement de procédés hybrides et leur couplage avec des traitements biologiques conventionnels, et ce, afin de pallier certaines contraintes spécifiques des POA et faciliter ainsi leur insertion dans les filières de traitement des eaux et des effluents industriels. Ce document a pour objectif de faire une synthèse des différents POA, d’en expliquer leur principe de fonctionnement, de déterminer les différents paramètres les gouvernant, ainsi que leurs applications dans le traitement des eaux et des effluents.

Les installations de production de la Compagnie des Eaux de banlieue (CEB) au Mont Valérien traitent l'eau de Seine en aval de Paris sur 2 filières de potabilisation comprenant pour la première (50 000 m3/J) une préozonation, une coagulation au sels d'Aluminium (Aqualenc), une décantation (super pulsator Degrémont), une filtration sur sable, une ozonation, une filtration sur charbon actif en grains (CAG) et une désinfection finale au bioxyde de chlore, et pour la deuxième, une filtration lente sur sable (80 000 m3/j) dite filtration "Chabale". Dans le cadre du remplacement de la filière "Chabale", une unité de démonstration (8 m3/h) eomprenaut une addition de charbon actif en poudre (CAP) avant ultrafiltration sur membrane a été mise en route. Dans cette étude, une comparaison du traitement conventionnel physico-chimique de l'usine et du nouveau procédé d'ultrafiltration a été effectuée. Pour cela, un suivi du carbone organique total et une évaluation du potentiel de reviviscence ont été réalisés en différents points des chaînes de traitement. La matière organique biodégradable (MOB) a été mesurée par la méthode Werner (1980). Les premiers résultats montrent : - l'élimination des MOB est comparable pour les différents procédés; - toutefois, la nature des MOB est sensiblement affectée à chaque type de traitement (ozonation, addition de CAP, filtration sur sable ou sur CAG).

Les traitements de surfaces (TS) utilisent des volumes importants d’eau et de produits chimiques dans leurs procédés de fabrication. Bien que des efforts considérables en matière d’amélioration des procédés aient été réalisés depuis 20 ans, la filière TS est encore considérée comme l’une des plus polluantes en matière de rejets. Le principal problème environnemental auquel est confrontée la filière est celui de la forte charge polluante des eaux issues de leurs procédés. Ces eaux usées sont complexes et difficiles à traiter car elles contiennent des polluants de nature et de concentration variables, et de plus susceptibles d’interactions. La législation étant de plus en plus exigeante dans de nombreux pays, les industriels tendent à réduire les impacts environnementaux. La technique de décontamination qui fait référence dans le secteur TS est la physico-chimie, qui consiste à insolubiliser les polluants par ajout de substances chimiques, et à séparer les deux phases eau-boue par un procédé physique. Dans ce contexte, nous avons analysé et optimisé pendant 24 mois le fonctionnement d’une station de traitement. Cet article présente les abattements chimiques obtenus suite aux différentes solutions d’optimisation validées en laboratoire puis transposées sur site industriel. L’optimisation de la station a permis de diminuer respectivement la charge organique, les nitrites et le zinc de 60 à 80 %, de 70 à 90 %, et de 70 à 95 %. Afin d’évaluer l’intérêt de chaque proposition d’optimisation, des tests écotoxicologiques normalisés de germination de graines de laitues ont été réalisés sur les effluents. La diminution des concentrations en polluants dans les eaux correspond à une diminution de l’impact du rejet sur la germination des graines. Des tests de croissance des plantes ont également confirmé le gain environnemental obtenu. Les tests biologiques proposés sont de bons indicateurs des concentrations en contaminants présents dans les eaux. Ces tests simples, peu onéreux et fiables peuvent être utilisés en routine pour évaluer les impacts d’un rejet.

La présente étude vise la mise en valeur des matières premières minérales de Madagascar et leurs utilisations pour la satisfaction des besoins locaux importants. Comme la plupart des traitements des eaux à Madagascar font appel au sulfate d’alumine, qui est encore importé, ce travail propose des produits nouveaux à base d’alumine et de silice, permettant de traiter l’eau par coagulation-floculation. L’objectif est de maîtriser le traitement du kaolin par le sulfate d’ammonium et de valoriser les produits obtenus, notamment dans le domaine du traitement des eaux. Les matières premières utilisées sont le kaolin qui existe en grande quantité à Madagascar et le sulfate d’ammonium qui va devenir localement un sous-produit industriel important d’ici quelques années suite à l’installation d’un grand projet d’extraction du nickel et du cobalt à l’est de Madagascar. Les procédés actuels de préparation d’alumine ou des sels d’aluminium à partir de la kaolinite consistent en général en en une activation thermique à haute température (500 à 800 °C) pendant une durée relativement importante, suivie d’une attaque acide. Dans notre procédé, le kaolin est attaqué par le sulfate d’ammonium sans besoin d’activation préalable, à des températures faibles comprises entre 200 et 350 °C pendant deux heures au maximum, pour obtenir des produits contenant du sulfate d’alumine et aussi de la silice. Or il est connu que la silice, ajoutée en faible quantité, est un adjuvant de floculation du sulfate d’alumine, et les résultats de nos recherches ont montré que l’ensemble du produit d’attaque permet, sans séparation, de traiter aussi bien l’eau potable que les eaux usées urbaines et industrielles. Divers essais de coagulation-floculation avec les produits obtenus ont été effectués sur différents types d’eau et les analyses des eaux traitées confirment que certains de ces nouveaux produits peuvent être utilisés pour traiter les eaux par coagulation-floculation.

La présente étude porte sur le traitement physico-chimique d'un effluent industriel chargé d'encre de seiche issu de l'industrie de conditionnement des produits de la pêche. Différentes combinaisons de coagulant -floculant ont été étudiées. Le sulfate d'aluminium (SA), divers polyélectrolytes et certains adjuvants pulvérulents ont été utilisés. L'efficacité du traitement par coagulation-floculation a été analysée en suivant l'évolution de la turbidité et de la DCO résiduelle du surnageant. Les résultats de cette étude ont révélé qu'à pH 6-7, l'addition de SA à une concentration supérieure à 1000 mg.l-1 entraîne la coagulation des particules d'encre de seiche. L'addition d'un polyélectrolyte en association avec le SA permet de réduire la concentration requise en SA à environ 300 mg.l-1, tout en améliorant l'efficacité du processus de coagulation-floculation. Le recours à un adjuvant pulvérulent en combinaison avec le SA et un polyélectrolyte accroît notablement les performances du traitement et permet d'obtenir un effluent ayant une turbidité résiduelle de 7 NTU.

Résumé Il s’agit d’une étude préliminaire sur le traitement d’effluents de conditionnement de la seiche avant congélation en vue de réduire la charge polluante des rejets et de valoriser l’encre qu’ils contiennent. Deux types de procédés ont été mis en oeuvre : d’une part, la centrifugation, qui permet de fractionner la suspension d’encre de seiche entre un culot noir à DCO (Demande Chimique en Oxygène) élevée et un surnageant limpide et, d’autre part, l’ultrafiltration (UF) et la microfiltration (MF). Les flux de perméat obtenus par les deux procédés à membranes sont du même ordre de grandeur (25 à 30 L·h‑1·m‑2 sous 1,5 bar). La rétention moyenne en DCO est de 65 % et la rétention en COT (Carbone Organique Total) et azote protéique (NTK) de plus de 95 %. Cependant le colmatage irréversible de la membrane de MF conduit à préférer l’UF, plus facilement régénérable.

Résumé Le chitosane est une substance biodégradable d’origine naturelle obtenue par la désacétylation de la chitine, qui se trouve dans l’exosquelette des crustacés. Une de leurs applications plus récentes est le traitement des eaux. Pour favoriser l’utilisation du chitosane des exosquelettes de crustacés (crevettes, crabes, etc.) dans le traitement des eaux usées, les procédés de transformation du chitosane ont été simplifiés et optimisés. Dans la présente étude, les crustacés de crevette grise (Palaemodiae) ont été utilisés pour extraire le chitosane. Les expériences ont porté sur les effets des interactions de la concentration de la solution alcaline, du temps et de la température de réaction sur le degré de désacétylation. En plus de simplifier le processus de transformation de trois à deux étapes, les résultats montrent l’influence de la concentration d’hydroxyde de sodium (7,5‑ 12,5 M), du temps de réaction (30 ‑ 180 min) et de la température (80 ‑ 120 oC) sur le degré de désacétylation. La méthode de la spectroscopie infrarouge en film mince a été utilisée pour analyser le degré de désacétylation du chitosane. Un degré de désacétylation de 90 % a été atteint avec une concentration de la solution alcaline de 12,5 M, un temps de réaction de 120 min et une température de 110 oC. Par ailleurs, en réduisant le nombre d’étapes de transformation et la consommation de réactifs, le procédé développé est plus économique et a une meilleure performance environnementale.

Les effluents issus des stations d’épuration des eaux usées industrielles et municipales contiennent des quantités non négligeables de polluants organiques, inorganiques et microbiens, qui sont rejetés dans l’environnement par voie directe, ou en suivant la filière de réutilisation (irrigation ou arrosage, etc.). Ces eaux résiduaires constituent l’une des principales sources de contamination des eaux de surface et souterraines (augmentation de la demande chimique en oxygène (DCO), coloration et eutrophisation des cours d’eau, etc.). Dans l’optique de palier le déficit croissant des ressources en eau destinées à la consommation humaine, ces eaux résiduaires sont de plus en plus soumises à des traitements poussés en vue d’une réutilisation. Cette réutilisation doit toujours être réalisée dans l’objectif de fournir une eau présentant, en continu, une qualité spécifique liée à l’usage attendu (eau de production, eau de lavage, eau de refroidissement, eau d’irrigation ou d’arrosage, etc.). Les procédés conventionnels peuvent s’avérer non adaptés, notamment par leur manque de fiabilité dans la qualité des eaux traitées et le risque encouru de contamination microbiologique. Pour faire face à cette importante problématique, les techniques membranaires, notamment les bioréacteurs à membrane (BRM), peuvent constituer une avenue potentielle de traitement et de réutilisation de ces effluents. L’intérêt de ces procédés réside dans leur aspect non polluant, leur facilité d’automatisation et leur capacité à éliminer simultanément les différents polluants en une seule étape de traitement. Ces technologies offrent la possibilité de clarifier et de désinfecter simultanément les eaux sans risque de formation de composés organo-halogénés. Dans cet article, les BRM sont situés par rapport aux techniques conventionnelles de traitement biologique d’effluents. Par la suite, un accent particulier est mis sur la présentation des connaissances actuelles concernant les principes de base des BRM, les critères d’application et les conditions d’opération qui influencent les performances de ces technologies. Les développements récents portant sur la modélisation mathématique de fonctionnement et de colmatage de ces modules sont également présentés. Finalement, les applications industrielles et les coûts d’implantation et d’opération de ces technologies sont brièvement discutés.

Dans la ville de Biskra, l’alimentation en eau potable des habitants et l’irrigation des cultures reposent sur l’exploitation des eaux souterraines des aquifères du Sahara Septentrional. L’un des enjeux majeurs pour la durabilité de l’utilisation de cette ressource est la qualité des eaux de certains aquifères (Phréatique et Miopliocène). Ces dernières sont fortement minéralisées (entre 2 et 3 g∙L‑1 de sel dissous). Leur faciès chimique dominant est le sulfaté-chloruré avec un excès de chlorures, supérieur à la norme de l’Organisation mondiale de la Santé (OMS) de 250 mg∙L‑1. Afin de remédier à ce problème de salinité et dans le but de développer une technique d’adoucissement fiable et économiquement soutenable, nous avons dans ce travail expérimenté deux procédés d’adoucissement partiel, la coagulation-floculation au sulfate d’aluminium d’une part et la précipitation à la chaux éteinte Ca(OH)2 d’autre part. Les principaux résultats confirment que l’élimination des ions chlorures est plus ou moins faible, pour les deux procédés testés et sont respectivement de 29,7 % et de 19,1 %. Nous avons également mis en évidence que le traitement des eaux à la chaux éteinte était plus efficace, les ions sulfates étant réduits à 73,3 %. Toutefois, ce procédé a augmenté le pH des eaux traitées, ce qui a nécessité en aval un ajustement de ce dernier. De même, la concentration en ions bicarbonates a diminué d'environ 85 % car l'emploi de la chaux agit non seulement sur les chlorures et les sulfates associés aux ions calcium et magnésium, mais aussi sur les bicarbonates. Ces essais ont également permis de justifier le choix de la méthode la plus adaptée techniquement et économiquement pour l’adoucissement des eaux de la région d’étude.

Dans la majorité des pays, il existe des lois strictes pour réglementer la qualité de l'eau provenant des systèmes de traitement d'eaux usées. Ces spécifications légales sont essentiellement influencées par des questions telles que la santé publique, l'environnement et les facteurs économiques. Les objectifs fondamentaux des procédés de traitement des eaux usées sont d'atteindre, avec l'utilisation d'énergie et à des coûts opérationnels minimaux, une concentration de matière biodégradable et de nutriments suffisamment basse dans les effluents et une production minimale de boues. Les systèmes de traitement des eaux usées sont de grandes dimensions et complexes. Ils sont aussi sujets à des variations importantes dans le flux d'entrée et dans la composition de l'eau à l'entrée, qui ne sont pas bien connues. Le procédé est multivariable, avec beaucoup de couplages croisés et nonlinéarités importantes. La dynamique dépend de la variabilité des flux d'entrée et de la complexité des phénomènes physico-chimiques et biochimiques. Le comportement dynamique démontre une énorme variation de temps de réponse (de quelques minutes jusqu'à plusieurs jours). Ces problèmes, combinés aux objectifs les plus importants du traitement des eaux usées, donnent lieu à une demande de techniques de commande avancées, qui peuvent conduire à une réduction du volume à traiter, une diminution importante dans l'utilisation des produits chimiques, et une possibilité d'économie d'énergie et une diminution des coûts d'opération. Dans ce travail, un " benchmark " (modèle de référence) d'un système complet de traitement des eaux usées a été développé, pour évaluer, à partir de simulations, la performance des différentes stratégies de commande proposées, y compris les techniques de respirométrie ("respirometry"). Ce travail s'aparente au Programme Européen d'Action COST (COST 624), et au projet "Respirometry in Control of the Activated Sludge Process (IWA Respirometry Task Group"). Le "Benchmark" représente un procédé de prédénitrification de la boue activée pour éliminer la matière organique et l'azote des effluents domestiques. Le simulateur est basé sur des modèles largement acceptés par la communauté internationale et il a été implanté dans un environnement Matlab/Simulink. La topologie du système et le développement complet du simulateur sont présentés dans ce travail. L'effet des conditions initiales et des caractéristiques du flux d'entrée (valeurs moyennes) sont analysés, aussi bien qu'un test en boucle ouverte. Les stratégies suivantes ont été sélectionnées en guise d'illustration de l'application de la commande automatique dans le "benchmark" (seulement avec commande proportionnel-intégral monovariable): commande basée sur la concentration d'oxygène dissous ("DO concentration-based control"), commande par respirométrie (commande par biomasse active et commande par taux de respiration bactérienne), et commande par concentration de nitrate (commande par dosage externe de carbone et recyclage du flux interne). Le "benchmark" est continuellement mis a jour et sa prochaine version va incorporer des fonctions d'optimisation en temps réel (on line) pour le procédé.

Les traitements de surfaces (TS) utilisent d’importants volumes d’eau et de nombreux produits chimiques dans leurs procédés industriels. Le principal problème environnemental de la filière TS est celui de la forte charge polluante de leurs eaux usées. En effet, celles-ci sont complexes et difficiles à traiter. Ce travail de thèse a permis d’étudier plusieurs stations de décontamination de la filière TS avec comme principal objectif de démontrer l’intérêt, à la fois chimique et écotoxicologique, de leur optimisation. Pour atteindre notre objectif, les procédés de décontamination industriels ont été étudiés et optimisés. L’intérêt des traitements proposés en matière d’efficacité environnemental a également été évalué en mettant en œuvre des bio-essais basés sur l’utilisation de trois bio-indicateurs. Les résultats ont mis en évidence que les rejets du TS sont caractérisés par une polycontamination, organique et surtout métallique, fortement variable dans le temps. En outre, ces rejets ont une toxicité élevée envers les trois bio-indicateurs étudiés. Des bio-essais in vivo ont confirmé le rôle prépondérant des métaux dans la toxicité des rejets. L’optimisation des stations de décontamination a été réalisée en laboratoire, puis transposée et validée sur site industriel. Cette optimisation a permis d’améliorer significativement les abattements chimiques et il a également été démontré que l’utilisation de traitements de finition permet de tendre vers le rejet zéro. Après mise en œuvre des traitements, la toxicité des rejets a été considérablement réduite, démontrant ainsi l’existence d’une relation entre « efficacité chimique » et « réduction des impacts environnementaux »
The surface treatment (ST) industry is currently undergoing major upheavals, particularly concerning environmental aspects, due to increasingly stringent standards. ST uses large volumes of water and chemicals in its manufacturing processes and its wastewater is acknowledged as being among the most polluting. The main environmental problem facing ST plants is the high pollution load of the effluent they generate. In this thesis, we analyzed and optimized three physicochemical units for the treatment of ST industrial wastewaters. We present the abatements obtained in the levels of pollution after the various chemical optimizations validated in the laboratory and then transposed to the industrial site. To evaluate the utility of each optimization proposal, bioassays using three bioindicators (Daphnia magna, Gammarus pulex, Lactuca sativa) were also carried out on the effluents of the treatment plants. The results showed that discharge waters were characterized by a polycontamination, organic and metallic, highly variable in time. These effluents also presented a high toxicity towards the bioindicators studied. Bioassays confirmed the preponderant role of metal in the toxicity. The optimization of the station and chemical treatment proposed reduced the organic load and the concentrations of metals. Decreasing pollutant concentrations in the wastewaters led to a significant reduction of their toxicity on the three bioindicators. This demonstrates that there is a relationship between “chemical efficiency” and “reduction of environmental impact”

Le bois est un bio polymère qui se distingue des autres matériaux industriels (polymères, métaux) par son origine végétale. Dérive d'un tissu cellulaire, il est hygroscopique, anisotrope, instable dimensionnellement et vulnérable aux attaques biologiques (insectes et champignons). Le procédé de rétification du bois consiste en une pyrolyse ménagée (entre 180 et 250°C) sous atmosphère contrôlée et réduit de façon notable l'hygroscopie, l'instabilité dimensionnelle et la biodégradabilité du matériau traité. Cette étude a mis en évidence des différences de sensibilité thermique entre les feuillus et les résineux. Ces derniers peuvent présenter des taux de résines plus ou moins importants qui influent sur le comportement du matériau au cours de la rétification. Les départs gazeux observes sont attribués à une destruction importante des hemicelluloses et une modification de la lignine. Le bois traité thermiquement est plus hydrophobe que le matériau de départ en raison d'une destruction de groupes hydroxyles des hemicelluloses. La présence d'acide acétique, issu de la dégradation des hemicelluloses à haute température, permet de catalyser les réactions de condensation de la lignine, mais pourrait également contribuer à la dégradation mécanique du matériau. Une étude menée sur le matériau massif a démontré que la structure cristalline de la cellulose n'est pratiquement pas affectée par le traitement thermique. L'augmentation de la résistance aux attaques fongiques semble être due à des réactions de condensation de la lignine. La quantité de composés extractibles (essentiellement des phénols) augmente suite au traitement thermique. Le paramètre fondamental du procédé de rétification est la température de traitement du matériau. Les analyses de la structure chimique du bois, avant et après traitement par spectrométrie drift, mettent en évidence un seuil pour une température de rétification de 240°C.

Le bois est un bio polymère qui se distingue des autres matériaux industriels (polymères, métaux) par son origine végétale. Dérive d'un tissu cellulaire, il est hygroscopique, anisotrope, instable dimensionnellement et vulnérable aux attaques biologiques (insectes et champignons). Le procédé de rétification du bois consiste en une pyrolyse ménagée (entre 180 et 250°C) sous atmosphère contrôlée et réduit de façon notable l'hygroscopie, l'instabilité dimensionnelle et la biodégradabilité du matériau traité. Cette étude a mis en évidence des différences de sensibilité thermique entre les feuillus et les résineux. Ces derniers peuvent présenter des taux de résines plus ou moins importants qui influent sur le comportement du matériau au cours de la rétification. Les départs gazeux observes sont attribués à une destruction importante des hemicelluloses et une modification de la lignine. Le bois traité thermiquement est plus hydrophobe que le matériau de départ en raison d'une destruction de groupes hydroxyles des hemicelluloses. La présence d'acide acétique, issu de la dégradation des hemicelluloses à haute température, permet de catalyser les réactions de condensation de la lignine, mais pourrait également contribuer à la dégradation mécanique du matériau. Une étude menée sur le matériau massif a démontré que la structure cristalline de la cellulose n'est pratiquement pas affectée par le traitement thermique. L'augmentation de la résistance aux attaques fongiques semble être due à des réactions de condensation de la lignine. La quantité de composés extractibles (essentiellement des phénols) augmente suite au traitement thermique. Le paramètre fondamental du procédé de rétification est la température de traitement du matériau. Les analyses de la structure chimique du bois, avant et après traitement par spectrométrie drift, mettent en évidence un seuil pour une température de rétification de 240°C.

Ce mémoire de thèse est consacré à la modélisation de systèmes non linéaires par les séries de Volterra et à la reconstruction de grandeurs non directement mesurables par inversion du modèle de Volterra. Le premier chapitre aborde la modélisation parcimonieuse de systèmes non linéaires. Le nombre total de paramètres est diminué en développant les noyaux de Volterra sur des fonctions de transfert au lieu de bases de fonctions généralisées, et en séparant les parties statiques et dynamiques du modèle. Le deuxième chapitre traite de l'inversion du modèle de Volterra. On utilise la méthode de régularisation de Tikhonov, puis deux méthodes d'inversion par retour d'entrée reconstruite. On améliore la régularisation de Tikhonov en discrétisant le modèle de Volterra et en effectuant les procédures d'optimisation et de simulation sur un horizon fuyant. Dans le troisième chapitre, les méthodes de modélisation et d'inversion sont appliquées à un procédé chimique et à un procédé biologique
This PhD thesis is dedicated to nonlinear system modelling using Volterra series and to Volterra model inversion in order to restore quantities which are not directly measurable. First chapter is about parsimonious modelling for nonlinear systems. In order to limit the global number of parameters Volterra kernels are expanded on transfer functions instead of generalized function bases, and Volterra model static part is separated from its dynamic part. Second chapter deals with Volterra model inversion. First, we use Tikhonov's regularization method, then we propose two inversion methods using restored input feedback. In order to reduce the necessary computational burden for Tikhonov regularization, we suggest a Volterra model discretization combined with optimization and simulation procedures performed on a sliding window. In third chapter, modelling and inversion methods are put into practice with a chemical process, and a biological process

La remédiation des sols contaminés par les polluants organiques persistants comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) s’est largement développée après la découverte de milliers de sites pollués partout dans le monde. Parmi les polluants organiques, les HAP méritent l'attention, car ils sont, pour la plupart, considérés comme persistants, « bioréfractaires », relativement immobiles dans les sols, toxiques, carcinogènes et mutagènes. Plusieurs techniques ont été étudiées pour éliminer ces polluants des sols, et, parmi elles, les Procédés d’Oxydation Avancés (POA) ont été proposés récemment. Les POAs sont considérés comme une méthode alternative pour traiter les matrices contaminées par des substances bioréfractaires. Dans ce travail, les POA ont été étudiés pour évaluer leur efficacité pour l'oxydation de HAP contenus dans quatre types d’échantillons de sol d’origines brésilienne et française, portant des contaminations récentes ou anciennes. Ces POA étaient : (i) le traitement par réactif de Fenton (H2O2 en présence de Fe(II)), (ii) le réactif de Fenton sans ajout de Fe(II), considérant que les minéraux présents constituent une source suffisante, c’est le traitement dit «Fenton-like», (iii) et (iv) les deux traitements précédents avec exposition au rayonnement UV, dits « photo-Fenton » et « photo-Fenton like », et enfin (v) le permanganate de potassium. Dans chaque cas conditions optimales de traitement ont été déterminées par la méthode des plans d’expériences. De plus, on a étudié la sélectivité du traitement en comparant la dégradation de HAP de différents poids moléculaire inférieur et on a cherché à mettre en évidence la formation ou non de sous-produits d’oxydation. Enfin, la qualité des sols après traitement a été évaluée, par mesure des propriétés physico-chimiques des sols, et surtout par des expériences de germination et croissance d’une plante modèle, le ray grass, en vue de savoir si le traitement par POA permet une revégétalisation ultérieure des terrains traités. D'une manière générale, des résultats satisfaisants ont été atteints dans tous les cas pour l'oxydation du HAPs par POAs. Quant à la qualité des sols après traitement ;, on a montré que le traitement par KMnO4 n'était pas compatible avec la revégétalisation. Par contre le traitement par le réactif de Fenton favorise la revégétalisation des sols traités
Remediation of soils contaminated by persistent organic pollutants like Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) have been widely developed after the discovery of thousands of contaminated sites all over the world. Among the organic pollutants, PAHs are considered as biorefractory compounds, relatively immobile in soils, toxic, carcinogenic and mutagenic. Several techniques have been studied to remove these pollutants from soils, as the Advanced Oxidation Processes (AOPs) that have been proposed in recent years. AOPs are considered as an attractive alternative able to clean up matrices contaminated by refractory substances. In this work, AOPs have been studied to assess their efficacy in the oxidation of PAHs contained in four soil samples from Brazil and France. These AOPs were: (i) treatment by Fenton reactant (H2O2 and Fe(II), (ii) Fenton-like reactant, i.e. Fenton reactant without Fe(II) addition, considering that naturally occurring minerals provided Fe(II), (iii) and (iv) the same treatment with UV radiation, so-called photo-Fenton and photo-Fenton like reactions, and eventually (v) potassium permanganate. In each case, the optimal conditions were determined following factorial designs. Moreover, treatment selectivity was investigated, comparing the oxidation of lower and higher molecular weight PAHs. The formation of oxidation by-procducts was also assessed. To finish, the quality of treated soils was evaluated, by measuring the physico-chemical properties and above all by germination and growth experiments with ray grass chosen as a model plant. The objective was to assess if the treatments allowed further revegetation. In all cases, good oxidation results were reached. Concerning the evaluation of soil quality, it was shown that the treatment by KMnO4, was not compatible with further revegetation. Fenton’s reactant had a good effect on soil quality for further revegetation
Remediação de solos contaminados por poluentes orgânicos persistentes tem merecido destaque devido a descoberta de milhares de áreas contaminadas em todo mundo. Dentre os poluentes orgânicos, que merecem atenção encontram-se os hidrocarbonetos políciclicos aromáticos (HPAs) pois são compostos recalcitrantes, relativamente imóvel no solo, tóxicos, carcinogênicos e mutagênicos. Várias técnicas vêm sendo estudada a fim de remover estes poluentes dos solos podendo citar atualmente os Processos Oxidativos Avançados (POAs). Os POAs trata-se de um tratamento alternativo capaz de degradar das matrizes contaminadas por substâncias refratárias. Neste trabalho, os POAs têm sido estudado para avaliar seu comportamento na oxidação dos HPAs em quatro diferentes tipos de solo, originados do Brasil e da França. Avaliou-se como esses processos se comportam em relação a uma antiga e recente contaminação, bem como avaliar a existência da seletividade em relação aos HPAs de baixo e alto peso molecular e identificar a possibilidade de formação de intermediários de oxidação. Também pretende-se analisar a qualidade do solo após o tratamento visando avaliar se este solo pode ser revegetalizado ou torna-se inerte. Os POAs que aplicados nestes solos foram: Reagente de Fenton, Reagente Fenton-like, Reagente Foto-Fenton empregando-se a radiação natural e artificial, Reagente Foto-Fenton like e Permanganato de Potássio. De uma maneira geral, resultados satisfatórios foram alcançados em todos os solos estudados para a oxidação dos HPAs pelos POAs. Em relação a avaliação da qualidade dos solos da França após aplicar os POAs , o tratamento por Permanganato de Potássio não foi compatível com o processo de revegetalização. Já o tratamento por reagente de Fenton foi compatível ao processo e ainda observou uma melhora no crescimento das plantas quando comparado ao solo contaminado

L’objectif de cette étude est d’évaluer dans quelle mesure l’intégration de l’électrodialyse en amont du traitement biologique peut améliorer la gestion des effluents salins. En s’appuyant sur une analyse des phénomènes mis en jeu en électrodialyse, nous avons dans un premier temps, proposé des relations entre des grandeurs caractéristiques du transfert, les conditions opératoires et la composition de l’effluent à traiter. Par ailleurs, nous avons mis en évidence l’influence de l’hydratation des espèces minérales sur le coefficient de transfert de la matière organique. On démontre ainsi le caractère générique de ces effets de solvatation, qui semblent communs à des systèmes mettant en œuvre des espèces, des membranes et des forces agissantes de nature différente. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’influence de la composition ionique sur l’activité biologique, caractérisée par le taux de croissance des micro-organismes. Les résultats ont montré l’existence d’une concentration limite au delà de laquelle le taux de croissance diminue. Cette concentration, dont la valeur dépend de la nature des sels, correspond dans tous les cas considérés à une unique valeur en terme de pression osmotique. Il s’agit donc pour l’électrodialyse d’atteindre un taux de déminéralisation correspondant à cette valeur, afin de garantir une dégradation biologique optimale. Dans une dernière partie, la méthodologie ainsi proposée à partir d’effluents synthétiques, a été validée avec un effluent industriel
The aim of the study is to evaluate to what extend the treatment of salted liquid waste can be improved by the integration of electrodialysis upstream the biological step. Firstly, a theoretical approach of the different phenomena involved in electrodialysis was used to provide relationships between the characterise parameters of the mass transfer, the operating parameters and the composition of the fluid to be treated. More over, the influence of the mineral ions hydration on the transfer coefficient of the organic matter was emphasized. In this manner, the general character of the solvatation effect, observed with different species, membranes and driving force, was demonstrated. Secondly, we have studied the influence of the ionic composition on the biological activity, characterized by the micro-organisms growth rate. Results have showed the existence of a limit concentration value, above which the specific growth rate decreased. This concentration, which depends on the salt nature, corresponds to an osmotic pressure only value. The demineralisation factor to be reach by the electrodialysis step corresponds to this osmotic value in order to have an optimum biodegradation. Finally, the methodology pointed out with synthetic model waste was validated with an industrial waste

Ce travail est divisé en deux parties. D'abord, nous nous sommes intéressés aux méthodes d'identification qui résolvent les problèmes soulevés lors d'études à caractère industriel: identification de systèmes multi-variable, interconnectés, non-linéarités, traitement des signaux comportant des valeurs manquantes, systèmes évolutifs, etc. Nous proposons deux nouvelles méthodes d'identification pour résoudre ces problèmes. La première est un algorithme itératif à plusieurs étages. La deuxième est plus générale, c'est une méthode récurrente qui identifie les systèmes multi-variable, interconnectés, et le bruit associé aux sorties. Elle comporte certains avantages qui sont discutés lors d'une étude comparative avec quelques méthodes existantes. La partie appliquée de ce travail porte sur l'automatisation d'un atelier de distillation extractive. Les méthodes d'identification proposées sont utilisées avec succès dans le cadre de cette application. Le modèle obtenu nous permet de définir la stratégie de commande de l'atelier

La modélisation, la simulation et l’optimisation de différentes filières de traitement des eaux usées industrielles par la méthode du couplage de procédés ont été étudiées afin de comparer leurs performances épuratoires, d’une part, et d’évaluer les dépenses énergétiques et économiques associées d’autre part. Pour cela, trois effluents caractéristiques de l’industrie microélectronique ont été sélectionnés. Dans un premier temps, une étude bibliographique a permis de déterminer les données d’entrées de chacune des filières étudiées (débits, composition) ainsi que les procédés de traitement conventionnels employés. Les filières de traitement classiques des trois effluents ont ensuite été simulées sur ProSimPlus®. En fonction des fonctionnalités disponibles du logiciel (modules, constituants, modèle thermodynamique), certains procédés ont été modélisés et/ou développés à partir de données physiques, chimiques et cinétiques issues de la littérature. Dans un second temps, de nouvelles filières de traitement ont été proposées pour chacun des effluents considérés. Pour ces nouvelles filières, de nouveaux procédés ont été modélisés puis simulés sur ProSimPlus®. Les différentes couplages mis en œuvre ont permis selon l’effluent considéré, d’affiner le traitement permettant ainsi d’atteindre les limites de rejets fixées en milieu naturel ou en zone sensible à l’eutrophisation, mais également de réduire les consommations en réactifs et énergétiques, validant ainsi l’intérêt des couplages. Aussi, la valorisation de certains sous-produits de traitement a permis une économie significative sur les coûts d’investissement
The modeling, simulation and optimization of different industrial wastewater treatment processes using the process coupling method were studied in order to compare their purification performances and to evaluate the associated energy and economic expenses. Three effluents characteristic of the microelectronic industry have been selected as example. As a first step, a bibliographic study allowed to determine the input data for each of the streams studied (flow rates, composition) as well as the conventional treatment methods used. The conventional treatment processes for the three effluents were then simulated on ProSimPlus®. Depending on the available functionalities of the software (modules, components, thermodynamic model), some processes have been modeled and/or developed on physical, chemical and kinetic data from the literature. In a second step, new treatment streams were proposed for each of the effluents considered. New processes were modeled and then simulated on ProSimPlus®. Depending on the effluent considered, the different couplings refined the treatment thus allowing to reach the discharge limits set in a natural environment or in a sensitive zone to eutrophication, but also to reduce reagents and energy consumption, validating the interest of the couplings. Also, the valorization of by-products has resulted in a significant saving on investment costs